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発明の名称 半導体製造装置用部品及び半導体製造装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−203190(P2001−203190A)
公開日 平成13年7月27日(2001.7.27)
出願番号 特願2000−12180(P2000−12180)
出願日 平成12年1月20日(2000.1.20)
代理人 【識別番号】100079142
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 祥泰 (外1名)
【テーマコード(参考)】
2G001
5F004
5F045
【Fターム(参考)】
2G001 AA01 BA18 CA01 GA01 GA13 HA01 KA08 LA11 MA05 
5F004 AA14 BA04 BB18 BB30 BC08 DA00 DA23 DA26 DB00 EA38
5F045 BB15 EH13 EM09
発明者 野呂 匡志 / 高木 俊 / 阪下 敬一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 プラズマを利用した半導体製造装置に使用される半導体製造装置用部品において,該半導体製造装置用部品は,CVD法により形成された炭化珪素よりなる炭化珪素体からなり,かつ,該炭化珪素体は,X線回折パターンにおける,(111)面のピーク強度をA,(220)面のピーク強度をBとした場合,A/Bが1以上であることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項2】 請求項1において,上記A/Bは9以上であることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項3】 プラズマを利用した半導体製造装置に使用される半導体製造装置用部品において,該半導体製造装置用部品は,CVD法により形成された炭化珪素よりなる炭化珪素体からなり,かつ,該炭化珪素体は,X線回折パターンにおける,(111)面のピーク強度をA,(220)面のピーク強度をBとした場合,A/Bが1未満であることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項4】 請求項3において,上記A/Bは0.1未満であることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項において,上記半導体製造装置用部品は,上記半導体製造装置においてシリコンウェハの外周に配置されるダミーリングであることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体製造装置用部品を用いたことを特徴とする半導体製造装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【技術分野】本発明は,プラズマを利用した半導体製造装置に使用される部品に関する。
【0002】
【従来技術】半導体の製造工程においては,プラズマを利用した半導体製造装置が用いられる。例えば,プラズマエッチング装置は,露光・現像工程を経たシリコンウェハをガスプラズマにさらすことにより,感光膜における感光領域のみを選択的に除去してシリコン面を露出させる処理を行う。プラズマエッチング装置は,後述する図3に示すごとく,そのチャンバ51内に配設された上下一対の電極52,53を備えてなり,上部電極52から下部電極53へ向けてガスプラズマが供給されるよう構成されている。そして,下部電極53の上面に被処理材としてのシリコンウェハ8を載置してガスプラズマの照射を行うことにより,上記のシリコン面の露出処理を行うことができる。
【0003】シリコンウェハ8の外周部の周りには,ダミーリングを配置する必要がある。このダミーリングは,ガスプラズマがシリコンウェハの外周部においても均一に照射されるようにし,シリコンウェハのプラズマによる削れ量の面内バラツキを抑え均一なエッチングを行えるようにするためのものである。
【0004】
【解決しようとする課題】ところで,従来のダミーリングをはじめとして,半導体製造装置用部品は,プラズマ処理時にプラズマの照射を受けることにより,徐々に劣化していく。具体的には,プラズマが照射された部分が例えば粉状に分離されて飛散したり,ガス化し,徐々に消耗していく。また,反応生成物や飛散した粒子は,パーティクルとしてシリコンウェハに付着し,これを不良にしてしまう場合がある。
【0005】従って,この種の装置に用いられる部品については,近年,パーティクル等が発生しやすいアルミニウムやカーボン等の材料からパーティクルが発生しにくい別の材料への転換が図られつつある。
【0006】このような新たな材料としては,高純度炭化珪素焼結体やシリコン材料等が提案されている。しかしながら,これらの材料は,アルミニウムやカーボン材料に比べると確かにパーティクルの発生は少ないが,長期にわたり使用していると,ガスプラズマの照射によって表層の結晶粒子が脱落し,それがパーティクルの発生原因となる。
【0007】以上のように,従来の半導体製造装置用部品は,長期にわたって安定して使用することができなかった。本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,シリコンウェハを汚染することなく長期にわたって安定して使用することができる半導体製造装置用部品及びこれを用いた半導体製造装置を提供しようとするものである。
【0008】
【課題の解決手段】請求項1の発明は,プラズマを利用した半導体製造装置に使用される半導体製造装置用部品において,該半導体製造装置用部品は,CVD法により形成された炭化珪素よりなる炭化珪素体からなり,かつ,該炭化珪素体は,X線回折パターンにおける,(111)面のピーク強度をA,(220)面のピーク強度をBとした場合,A/Bが1以上であることを特徴とする半導体製造装置用部品にある。
【0009】本発明において最も注目すべきことは,上記半導体製造装置用部品は,CVD法により形成された炭化珪素体(CVD−SiC体という)よりなり,かつ,そのX線回折パターンにおける上記A/Bを1以上としたことである。
【0010】上記CVD−SiC体は,例えば,基板上にCVD法により炭化珪素を生成させ,これを上記半導体製造装置用部品の必要厚みまで成長させ,その後上記基板から分離することにより得ることができる。もちろん,形成後に切削等により形状を仕上げることができる。
【0011】また,上記CVD−SiC体におけるX線回折パターンは,(111)面のピーク強度をA,(220)面のピーク強度をBとした場合,A/Bが1以上である。即ち,(111)面で配向した結晶が(220)面で配向した結晶よりも多くなっている。
【0012】次に,本発明の作用効果につき説明する。本発明の半導体製造装置用部品は,CVD法により形成した炭化珪素体(CVD−SiC体)よりなる。このCVD−SiC体は,従来用いられていた高純度炭化珪素焼結体と比べると,高純度性,緻密性の点で優れたSiCとすることができる。そのため,このCVD−SiC体よりなる半導体製造装置用部品は,プラズマが照射された際の結晶粒子の脱落を従来よりも抑制することができ,パーティクルの発生を従来よりも低減することができる。また消耗による劣化が従来よりも抑制されるので,その耐久性が大幅に向上する。特にβ−SiCの結晶構造を持つと,硬度が増し,高温強度もα型に比べて増加する。
【0013】さらに,上記CVD−SiC体は,上記のごとく,X線回折パターンの上記ピーク強度A,BがA/Bが1以上となるような結晶構造を有している。(111)面に配向した結晶は(220)面に配向した結晶と比べて結晶粒が小さく緻密であるという特徴を有している。そのため,(111)面に配向した結晶を(220)面に配向した結晶よりも多くすることにより,全体の結晶構造を緻密化することができ,また,万一パーティクルとして飛散した場合においてもその大きさを小さくすることができる。
【0014】さらに,本発明の半導体製造装置用部品は,その全体をCVD−SiC体により構成してある。そのため,上記半導体製造装置用部品においては,交換時期を判断する場合において,例えばその厚みのみを管理するだけでよく,管理を容易にすることができる。
【0015】また,請求項2の発明のように,上記A/Bは9以上であることが好ましい。これにより,上述した結晶の微細化およびパーティクルの微細化という効果をさらに高めることができる。
【0016】次に,請求項3の発明は,プラズマを利用した半導体製造装置に使用される半導体製造装置用部品において,該半導体製造装置用部品は,CVD法により形成された炭化珪素よりなる炭化珪素体からなり,かつ,該炭化珪素体は,X線回折パターンにおける,(111)面のピーク強度をA,(220)面のピーク強度をBとした場合,A/Bが1未満であることを特徴とする半導体製造装置用部品にある。
【0017】本発明において最も注目すべきことは,上記半導体製造装置用部品はCVD法により形成された炭化珪素体(CVD−SiC体)よりなり,かつ,そのX線回折パターンにおける上記A/Bを1未満としたことである。即ち,(111)面で配向した結晶よりも,(220)面で配向した結晶の割合が多くなっている。
【0018】次に,本発明の作用効果につき説明する。本発明の半導体製造装置用部品は,上記のごとく,X線回折パターンの上記ピーク強度A,BがA/Bが1未満となるような結晶構造のCVD−SiC体よりなる。(220)面に配向した結晶は(111)面に配向した結晶と比べて結晶粒が大きく丸みがあり,耐消耗性が高いという特徴を有している。そのため,(220)面に配向した結晶を(111)面に配向した結晶よりも多くすることにより,全体の耐消耗性をさらに向上させることができる。特にβ−SiCの結晶構造を持つと,硬度が増し,高温強度もα型に比べて増加する。その他は上述した請求項1の発明と同様の作用効果が得られる。
【0019】また,請求項4の発明のように,上記A/Bは0.1未満であることが好ましい。即ち,上記(220)面に配向した結晶の割合を(111)面に配向した場合よりも上記X線回折パターンピーク強度の評価において10倍を超えるようにすることが好ましい。これにより,上述した耐消耗性の向上効果をさらに高めることができる。
【0020】また,請求項5の発明のように,上記半導体製造装置用部品は,上記半導体製造装置においてシリコンウェハの外周に配置されるダミーリングとすることができる。この場合には,非常に耐久性に優れたダミーリングを得ることができ,これを用いることにより,品質に優れたシリコンウェハを製造することができる。
【0021】また,請求項6の発明は,請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体製造装置用部品を用いたことを特徴とする半導体製造装置にある。本発明の半導体製造装置は,上記の優れた半導体製造装置用部品を用いているので,品質に優れたシリコンウェハを長期間安定して作製することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】実施形態例1本発明の実施形態例にかかる半導体製造装置用部品につき,図1〜図3を用いて説明する。本例では,図3に示すごとく,半導体の製造工程において,露光・現像工程を経たシリコンウェハ8をガスプラズマにさらすことにより,感光膜における感光領域のみを選択的に除去してシリコン面を露出させる処理を行うためのプラズマエッチング装置5に用いる半導体製造装置用部品であるダミーリング1の例を示す。
【0023】本例のダミーリング1は,図1,図2に示すごとく,CVD法により形成された炭化珪素よりなる炭化珪素体(CVD−SiC体)からなる。かつ,この炭化珪素体は,X線回折パターンにおける,(111)面のピーク強度をA,(220)面のピーク強度をBとした場合,A/Bが9以上となるようにした。ダミーリング1の全体形状は,リング形状を有していると共に,その内周部上面にシリコンウェハ8を保持するための凹部19を有している。
【0024】このダミーリング1を製造するに当たっては,まず,等方性黒鉛材料(イビデン株式会社製,商品名T−4)を,外径φ260mm,厚み5mmに旋盤加工し,次いで2000℃ハロゲンガス雰囲気にて高純度化処理し,黒鉛よりなる基材を作製した。この基材の表面に,CVD法により,温度1350℃,真空度150Torrの条件下,反応ガスとしてメチルクロロシラン(濃度15%),キャリアガスとして水素を供給し,熱分解させることにより,厚み4mmのβ−SiCの結晶構造を持つCVD−SiC層を形成した。
【0025】このCVD−SiC層を上記基板より分離し,CVD−SiC体とした。次に,これを機械加工することにより,外径φ250mm,内径φ190mm,厚み3mmのダミーリング1を得た。
【0026】また,本例では,得られたCVD−SiC体のX線回折を行った。その結果を図4に示す。同図は横軸に2θ(°)を,縦軸に強度をとったものである。同図に示すごとく,本例のダミーリング1を構成するCVD−SiC体は,(111)面のピーク強度をA,(220)面のピーク強度をBとした場合,A/Bが9以上となっていた。
【0027】さらに,本例では上記CVD−SiC体の結晶構造をSEMにより観察し,その表面像を撮影した。そのSEM写真(倍率1000倍)を図面代用写真として図5に示す。同図より知られるごとく,上記CVD−SiC体tは(111)面に配向した結晶構造を示しており,微細な結晶構造を有していることがわかる。
【0028】次に,このダミーリング1を用いるプラズマエッチング装置5につき,図3を用いて簡単に説明する。本例のプラズマエッチング装置5は,同図に示すごとく,円筒状のチャンバ51内に配設された上下一対の電極52,53を備えてなり,上部電極52から下部電極53へ向けてガスプラズマが供給されるよう構成されている。また,チャンバー51の側面には,内部を真空引きするための排気口514を設けてある。
【0029】上電極52は,導電性のSiC,シリコン,アルミニウム,カーボン等の材料よりなり構成されており,上方から供給されるガスを電極間に導くための貫通穴521を多数設けてなる。また,上電極52は,チャンバー51から内方へ突出させた支持リング512に係合させて配置してある。
【0030】下電極53は,ステージ54の上方に配設されており,中央に凸部531を設け,その周囲に上記ダミーリング1を配置するための窪み部532をリング状に設けてある。そして,上記ダミーリング1は,上記凸部531を囲うように上記窪み部532にセットして使用する。また,シリコンウェハ8は,図2,図3に示すごとく,ダミーリング1の凹部19に保持される。
【0031】次に,上記プラズマエッチング装置5を用いて,実際にシリコンウェハ8を処理し,ダミーリング1の耐久性および得られたシリコンウェハ8の品質について評価した。その結果,従来と同様の条件でプラズマエッチング処理を行ったところ,ダミーリング1の消耗の進行は遅く,優れた耐久性を示し,かつ,得られるシリコンウェハ8の品質も,パーティクル等のない優れたものであった。
【0032】実施形態例2本例では,実施形態例1におけるCVD−SiC体に代えて,(220)面に強く配向したCVD−SiC体を用いた例である。具体的には,本例のCVD−SiC体の結晶構造は,X線回折パターンにおける,(111)面のピーク強度をA,(220)面のピーク強度をBとした場合,A/Bが0.1未満となるようにした。
【0033】このCVD−SiC体よりなるダミーリングを作製するあたっては,実施形態例1と同様にCVD法により行った。ただし,処理条件は,温度1300℃,真空度200Torrの条件下,反応ガスとしてメチルクロロシラン(濃度9%),キャリアガスとして水素を供給し,熱分解させることにより,β−SiCの結晶構造を持つCVD−SiC層を形成した。その他は実施形態例1と同様とした。
【0034】本例でも,得られたCVD−SiC体のX線回折を行った。その結果を図6に示す。同図の横軸と縦軸は図4と同様である。同図に示すごとく,本例のCVD−SiC体は,(111)面のピーク強度をA,(220)面のピーク強度をBとした場合,A/Bが0.1未満となっていた。
【0035】さらに,本例でも,CVD−SiC体の結晶構造をSEMにより観察し,その表面像を撮影した。そのSEM写真(倍率1000倍)を図面代用写真として図7に示す。図7より知られるごとく,本例のCVD−SiC体は(220)面に強く配向した結晶構造を示しており,丸みを帯びた結晶構造を有していることがわかる。
【0036】次に,実施形態例1と同様に,上記プラズマエッチング装置5を用いて,実際にシリコンウェハ8を処理し,ダミーリング1の耐久性および得られたシリコンウェハ8の品質について評価した。その結果,従来と同様の条件でプラズマエッチング処理を行ったところ,ダミーリング1の消耗の進行は遅く,優れた耐久性を示し,かつ,得られるシリコンウェハ8の品質も,パーティクル等のない優れたものであった。
【0037】実施形態例3本例では,実施形態例1のダミーリング(実施例E1とする)と実施形態例2のダミーリング(実施例E2とする)の特徴を明確にすべく,耐消耗性および発生するパーティクルの大きさを測定する試験を行った。また,比較のために,全体が高純度炭化珪素焼結体よりなるダミーリング(比較例C1)を準備し,同様に試験を行った。
【0038】試験は,上述したプラズマエッチング装置5を用いて,減圧下,1500Wの出力,ガスとしてC48,Ar,O2,COを所定条件にて導入し,50時間プラズマを照射して行った。そして,ダミーリングの消耗量を測定すると共に,ダミーリング20から飛散したパーティクルの大きさをシリコンウェハ上で測定した。
【0039】上記試験を行った結果,まず消耗量は,実施例E2が最も少なく,次に実施例E1が少なく,比較例C1が最も多いという結果が得られた。比較例C1との差は,構成材料がCVD−SiC体であることによる効果が明確に現れた結果と考えられる。また,実施例E1とE2との差は,結晶構造の違いによるものと考えられる。そして,耐消耗性の点では,X線回折パターンにおける,(111)面のピーク強度Aと(220)面のピーク強度をBの関係が,A/Bが1未満(0.1未満)にある方が有利であることがわかる。
【0040】また,パーティクルの大きさは,実施例E1が最も小さく,次に,E2が小さく,C1が最も大きい結果となった。ここで実施例E1とE2との差は,結晶構造の違いによるものと考えられる。そして,パーティクルの大きさを小さくする点では,X線回折パターンにおける,(111)面のピーク強度Aと(220)面のピーク強度をBの関係が,A/Bが1以上(9以上)にある方が有利であることがわかる。
【0041】以上の結果から,まず,耐消耗性を向上させ,パーティクルの発生量を抑制する点においては,実施例E1,E2は,比較例C1に対して優れた効果を発揮する。そして,さらに,耐消耗性を重視ししたい場合には実施例E2を使用し,一方,パーティクルの大きさを小さくする点を重視したい場合には実施例E1を使用することがより有効であることがわかる。
【0042】
【発明の効果】上述のごとく,本発明によれば,シリコンウェハを汚染することなく長期にわたって安定して使用することができる半導体製造装置用部品及びこれを用いた半導体製造装置を提供することができる。




 

 


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